פירמידות 197378
כדי לעודד את רב"י להתרצות ולחלצנו מהבוץ, הנה סיפור קטן וחידה פרטיזנית טמונה בו. בשנת 1980 הופיע התרגיל הבא במבחן כל-ארצי אמריקאי בשם PSAT (מעין חימום ל-SAT) אותו לוקחים תלמידים בגיל תיכון, כמדומני.

* תרגיל: לוקחים פירמידה עם בסיס ריבועי ופירמידה עם בסיס משולשי, שבשתיהן כל המקצועות (צלעות) הן באורך 1. מדביקים דופן משולשית של האחת לדופן משולשית של האחרת, ונוצר גוף חדש. כמה דפנות יש לו?

רוב התלמידים סימנו את התשובה הצפויה, וקיבלו את הציון המלא. תלמיד אחד סימן תשובה אחרת, וכשקיבל את מבחנו לא התעצל והתקשר ל-ETS, הרשות הממונה על המבחן, ושטח את טענתו: אתם טועים, אני צודק. הוא צדק. הוא לא תיחמן ולא מצא שום טריק, הוא פשוט צדק. ה-ETS הודה בטעות, ומאז הוא מציב פאנל של מתמטיקאים מומחים לבקר את השאלות והפתרונות המוצעים‏1.

מהי התשובה ה"צפויה", מהי התשובה הנכונה שמצא התלמיד, ואיך הוא מצא אותה תוך כדי הבחינה בכוח דמיונו בלי חישובים?

1 הסיפור הזה מופיע בספר החידות החדש של פיטר וינקלר, והוא היה חבר בפאנל הזה.
פירמידות 197380
נהדר. איך הוא עלה על זה? הילד פשוט תותח. אני (ומסתבר שלא רק אני :) ) לא הייתי שם לב לולא הוזהרתי מראש שהתשובה אינה טריוויאלית.

איני יודע מה היתה הגישה של התלמיד, אבל ניתן לספק הסבר באופן הבא: אם מניחים שתי מקביליות עם זווית של 60 מעלות ‏1, שכל צלעותיהן באורך יחידה, זו על זו, מדביקים שתי צלעות חופפות כלשהן ומפשקים את הנגדיות בצורת אוהל עד שהמרווח ביניהן שווה אף הוא ליחידה אחת, מקבלים את הצורה המבוקשת ע"י השלמה לגוף בעל נפח.

1 יתר הזוויות, כמובן, נקבעות באופן חד ערכי.
פירמידות 197383
אתה צודק, כמובן, ועשית את זה מהר...! מה שכן, אני לא בטוח כמה קל לראות "בראש" שהגוף שתיארת הוא אכן מה שיוצא (צריך לבדוק שכמה דברים שם מסתדרים. יש אכן דרך יותר ברורה, אבל צריך דמיון בשביל לחשוב עליה - אני סתם קראתי את זה אצל וינקלר, כי זה לא מופיע כחידה אלא כסיפור).

ניתן קצת זמן לעוד איילים ואיילות להגיב ולנסות להבין מה בעצם קורה כאן, ונשלח פתרון בית-ספר. בכל אופן שיחקת אותה.
התעודדתיני 197432
תגובה 197431
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197500
התשובה הצפויה היא, כמובן, שבע.

לפירמידה הראשונה יש 5 דפנות (4+1).
לפירמידה השניה יש 4 דפנות (3+1).
כשמחברים את שתי הפירמידות, נוצר גוף בעל 7 דפנות (5+4-1-1 משום שדופן אחת של כל צורה הופכת להיות דופן פנימית).

תשובה אחרת, יכלה הייתה להיות שש, אבל משום שיש זוית בין שתי הפירמידות, אין התמזגות בין בין שתי דפנות. לכן לא ברור מה לא נכון בתשובה הצפויה.
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197520
התשובה הצפויה היא באמת שבע דפנות. תוכל להסביר את המשפט "משום שיש זוית בין שתי הפירמידות"?
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197537
ההסבר של האלמוני לגבי השבע ברור. אבל ייתכן מצב בו בין שתי פאות, שיש ביניהן צלע אחת משותפת, יש זווית של 180 מעלות – כלומר, הן מתמזגות לכדי פאה אחת. משיקולי סימטריה זה יקרה פעמיים, ולכן התשובה היא 5.

(או שלא. גם כשאני לא כל-כך עייף, אני לא טוב בדברים האלה).
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197559
נכון, התמזגות של דפנות אכן מאפשרת הקטנה של מספר הדפנות הכולל. דוגמה פשוטה: קחו שתי קוביות (6 דפנות כל אחת) והדביקו אותן לאורך דופן. לתיבה המתקבלת אין 10 דפנות אלא 6: ארבע דפנות בכל קוביה התמזגו עם בנות-זוגן בקוביה השנייה.

וינקלר משער שמי שחיבר את השאלה על שתי הפירמידות היה מודע לאפשרות זו, וכמו האלמוני הוא פסל אותה מייד - לא נראה שכשמחברים פירמידה מרובעת לפירמידה משולשת זה קורה.

אמה מה, זה בדיוק המצב. והתשובה הנכונה, כפי שאמרת, היא 5. השאלה היא, איך רואים שזה כך?
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197679
מטורף לחלוטין! אולי גאוס בונה יכול לעזור?
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197713
הבעיה היא במילה "רואים". בפירמידה אנחנו "יודעים" שהדפנות יוצרות זוית קהה עם מישור הבסיס. אבל אם ניקח פירמידה מרובעת ו"נפיל" אותה על צידה, קל "לראות" (גם בדמיון) שהדפנות החדשות, פרט לדופן המרובעת, יוצרות זווית חדה עם מישור הבסיס החדש. לא מאמינים? בנו פירמידה מנייר ותבדקו. אם מישור הבסיס הוא המישור שיוצרת הפאה המשותפת לשתי הפירמידות, אז הפאות של הפירמידה המשולשת יוצרות איתו זווית קהה והפאות של הפירמידה המרובעת יוצרות איתו זווית חדה ולכן אפשר להבין למה יתכן שסכום הזוויות הוא 180 מעלות. מסימטריה נובע שזה יקרה בשני זוגות של פאות ולכן המספר הנכון הוא 5. אין לי הסבר טוב למה הסכום יוצא בדיוק 180 מעלות.
יתכן שיותר קל לראות את זה אם מדביקים שתי פירמידות משולשות על פאות נגדיות של פירמידה מרובעת. מקבלים מעין מנסרה שמהבסיס שלה נחתכו שני משולשים בצדדים.
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197744
לא ברור לי לחלוטין איך אתה מודד את הזויות, אבל אם הצלחתי לעקוב חלקית אחר ההסבר, אז יש לי הרגשה (ז"א: לא הרהרתי בענין עד תומו) שפירמידה "על הצד" צריכה לתת זויות ישרות עם מישור הבסיס (פרט, כאמור, לפאה המרובעת).

הסבר אחר (למעשה וריאציה של תגובה 197380) הוא לקחת גוף דמוי טובלרון (או דמוי עזריאלי המשולש, בשביל הפטריוטים שבחבורה) שבו הגובה כפול מכל צלע של משולש הבסיס. מבצעים חיתוך מקדקוד כלשהו של הגוף עד למרכז הדופן הנגדית (לא הבסיס!). מבצעים חיתוך מקביל (לחיתוך הראשון) מקצה אותה דופן נגדית ועד מרכז הצלע שעליה יושב הקדקוד הנ"ל. מתקבל גוף בעל חמש פאות: שתיים משולשות מקבילות (תוצאת החיתוכים), אחת רבועה, ושתיים בצורה של מקביליות שוות צלעות. גוף זה הוא תוצאת ההדבקה. כדי לראות זאת, נבצע כעת חיתוך נוסף במישור הנקבע ע"י שני האלכסונים הקצרים של המקביליות ונקבל שתי פירמידות שלאחת מהן בסיס ריבועי.
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197745
ממש לא. הזווית (הפנימית) בין שתי פאות של פירמידה ריבועית היא קצת פחות מ110 מעלות. אם אתה רוצה ערך מדויק, זה יוצא:
2ArcSin(sqrt(2/3))
איך מחשבים? תחתוך את הפירמידה לחצי לאורך האלכסון הראשי של הבסיס ותבנה דופן חדשה במקום החתך. קיבלת גוף שבנוי משני משולשים שווי שוקיים עם בסיס בגודל שורש שתיים כפול אורך השוק ומשני משולשים שווי צלעות. תחתוך את הגוף בציר הסימטריה לאורך הבסיס המשותף לשני המשולשים שווי השוקיים ותקבל שהחתך הוא משולש שווה שוקיים שאורך הבסיס שלו הוא שורש שתיים כפול אורך השוק והגובה שלו הוא סינוס 60 מעלות כפול אורך השוק. זווית הראש היא המספר שנתתי לך.
יותר קל לחשב את הזווית (הפנימית) בין הפאות של הפירמידה המשולשת. התוצאה היא:
ArcCos(1/3)
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197747
איך מחשבים היא שאלה משנית. חשוב יותר להגדיר קודם באיזה מישור נמדדת הזוית (כשמדובר בשתי פאות). אם פירמידה מצרית (''אידאלית'') תתהפך על הצד, אדם שיקרב אליה מכיוון הפאות המשולשות, יראה לפניו קיר אנכי שגבהו אינו אחיד.

בכל אופן, תודה.
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197751
אם תפיל פירמידה שוות צלעות עם בסיס מרובע על צידה, תקבל שני קירות לא אנכיים, אלא בזווית של קצת יותר מ70 מעלות כלפי חוץ, שגובהם אינו אחיד וקיר אחד בזווית של כ125 מעלות בגובה אחיד.
(אני לא יודע אם פירמידות מצריות הן שוות צלעות)
צודק. 197756
יאללה, לירוחם :)
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197770
הנה וריאציה נוספת על הפתרון הקודם, אבל אולי יותר אינטואיטיבית:
נניח שלרשותנו שתי פירמידות עם בסיס ריבועי (ופאות שהן משולשים שוי צלעות). נניח אותן על שולחן, ונצמיד את אחד ממקצועות הבסיס שלהן. קל להשתכנע שהמרחק בין שני ה"שפיצים" הוא בדיוק יחידה אחת (כל שפיץ נמצא בדיוק מעל מרכז הבסיס הריבועי).
כעת נתבונן בחלל שקדקדיו הן קצוות המקצוע שהצמדנו, וכן שני השפיצים. חלל זה הוא טטרה-אדר, והראינו כבר שכל ששת מקצועותיו הם באורך יחידה. במלים אחרות: פירמידה משוכללת (שבסיסה ופאותיה כולן משולשים שווי צלעות) תתאים בדיוק בחלל זה.
אבל אם נוסיף שם פירמידה כזו - ברור ששתים מפאותיה "ייבלעו" בפנים של הגוף הנוצר, וכי השתיים האחרות יחברו בצורה מישורית את פאות שתי הפירמידות הקיימות (וייצרו טרפזים בשני הצדדים). מכאן שהפאות אכן מתמזגות (כל שנותר הוא "להעלים" אחת מהפירמידות המקוריות כדי לקבל את הבניה שבשאלה).

איך זה?
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197816
נהדר - תודה!
התשובה ה''צפויה'' נראית נכונה 197817
בדיוק.

זו לפחות דרך אחת לראות את הפירמידה המשולשית (טטראדר) מוצמדת לריבועית באופן כזה שבו ברור ששתים מדפנותיה מתמזגות עם אלו של אחותה, בלי אף חישוב.

פתרון בית-ספר, רק לסיכום:

התשובה הצפויה: שבע דפנות. חמש מהאחת, ארבע מהאחרת, פחות שתיים שהודבקו ונמצאות בפנים הגוף.

התשובה של התלמיד: לגוף המתקבל יש רק חמש דפנות. שני זוגות של דפנות משתי הפירמידות מתמזגות לכדי דופן אחת.

דרך לראות זאת: לוקחים שתי פירמידות "מצריות" (בסיס ריבועי) עומדות איתן בצמוד זו לזו, ומביטים בחלל הנוצר ביניהן, כלומר בגוף שקדקודיו הם שני הקדקודים הצמודים ושתי הפסגות. בגוף זה המרחק בין כל זוג קדקודים הוא 1, לכן הוא בדיוק פירמידה משולשית משוכללת (טטראדר) כמו בשאלה. יש לפירמידה זו דופן אחד צמודה לפירמידה א' (זו דופן פנימית), דופן אחת צמודה לפירמידה ב' (זו דופן חיצונית חדשה, כי תיכף נעלים את פירמידה ב'), ועוד שתי דפנות שבדיוק "ממשיכות" דפנות של פירמידות א' ו-ב', ולכן הן לא חדשות. זהו.
פירמידות 594761
והיום ב"ידיעות אחרונות" התפרסמה הכתבה "עשה להם אוניברסיטה": תלמיד כיתה ט' בשם רועי שרון נשאל בבחינה "מדוע הרעיון המרכזי הוא עיקר הסיפור הקצר?", וענה "הרעיון המרכזי הוא עיקר הסיפור הקצר מכיוון שדרכו ניתן להסיק את כל המסקנות או לפחות את רובן על מה שהיה מסופר בסיפור ועל מה הדגש והכוונה. הרעיון המרכזי הוא למעשה השיא של הסיפור שבו צריך להתמקד." המורה פסלה את תשובתו מכיוון שלא הופיעה בה המילה "מסר". התלמיד, בתגובה, פנה לכמה מומחים לספרות (אריאל הירשפלד, סמי ברדוגו, יעקב אלבוים ואחרים), שתמכו בתשובתו ו/או הביעו ביקורת על השאלה. התוצאה: ציונו שונה, והוא קיבל ניקוד חלקי (7 מתוך 15) על השאלה.
פירמידות 594764
איך לא התביישו לתת לו ניקוד חלקי בלבד? פשוט עצוב.
פירמידות 594841
לא הבנתי: למה הרעיון המרכזי הוא השיא?
פירמידות 594853
זו שאלה מטומטמת. הרעיון המרכזי הוא עיקר היצירה הספרותית לסוגיה, ולא רק הסיפור הקצר. אם עיקר היצירה הוא לא הרעיון המרכזי שלה אלא משהו אחר בה, אז יש מקום לדיבורים והסברים. אחרת, "רעיון מרכזי=עיקר היצירה" הוא ברירת המחדל.
פירמידות 594865
אני מניחה שמחברי השאלה התכוונו להבהיר שבסיפור קצר (להבדיל מרומן או נובלה) יש רעיון מרכזי אחד שתופס את רוב הנפח, ואין כמעט רעיונות משנה.

אבל כמובן שבכל מקרה השאלה מעצבנת ופדגוגית, ומרגיז שלא מצאו דרך טובה יותר ללמד ספרות (שלא לדבר על להנחיל אהבה לספרות).
פירמידות 594876
יכול להיות שאני פשוט לא מבין מה פירוש ''רעיון מרכזי'' אבל התשובה שלו נראית לי גרועה.
פירמידות 594897
השאלה היא בהחלט מטומטמת, והציפייה שהתשובה תדבר בהכרח על מסר מטומטמת עוד יותר, אבל הרעיון המרכזי איננו עיקר היצירה הספרותית לסוגיה. יש יצירות שעיקרן הדמויות, האוירה, העלילה או דברים אחרים.
פירמידות 594856
למורה הייתי נותנת אפס.
פירמידות 594866
המורה לא צריכה לקבל חופש ספרותי?
פירמידות 594877
מה פתאום חופש ספרותי? היא לא סופרת את התלמידים שלה ממטר.

חזרה לעמוד הראשי המאמר המלא

מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים